(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管の外周側に外管を配置し、内管の周壁に開口部を有する二重管トレミー装置において、前記開口部は、その下端が外管の外側の水位以下になるように配置され、この開口部に、内管と外管との隙間から内管の内部へは水を流入させ、内管の内部から内管と外管との隙間へは水の流出を遮断する逆止弁を設けた二重管トレミー装置。
【請求項２】
前記逆止弁の内周側を覆うカバーを設けた請求項１に記載の二重管トレミー装置。
【請求項３】
前記逆止弁を板状の弁体と、弁体の上端部に設けたヒンジ部材とで構成し、前記カバーによって、逆止弁のうち、少なくともヒンジ部材を覆うようにした請求項２に記載の二重管トレミー装置。
【請求項４】
内管の外周側に外管を配置し、内管の周壁に開口部を有する二重管トレミー装置を用いて、この内管を通じて土砂を水底の所定範囲に投入する土砂の投入方法において、前記開口部を、その下端が外管の外側の水位以下になるように配置し、この開口部に逆止弁を設けておき、前記土砂を内管に投入して内管の内部の水面が前記開口部よりも低下した際には、前記開口部を閉じている前記逆止弁が開弁して、内管と外管との隙間の水が開口部を通じて内管の内部に流入し、この低下した内管の内部の水面が前記開口部よりも上昇した際には、前記逆止弁が閉弁して、内管の内部の水が開口部を通じて内管と外管との隙間に流出することを遮断するようにした土砂の投入方法。
【請求項５】
前記土砂をバックホウのバケットを用いて前記内管に繰り返し投入する請求項４に記載の土砂の投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重管トレミー装置および土砂の投入方法に関し、さらに詳しくは、水底に土砂を投入する際に、内管と外管との隙間と、内管の内部とを循環する循環流を生じ易くして円滑な土砂投入と汚濁の拡散抑制を可能にする二重管トレミー装置および土砂の投入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海や河川等の水底の所定範囲に土砂を投入する際に、二重管トレミー装置を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。図７〜図９に例示するように、これら特許文献に記載されている従来の二重管トレミー装置８は、内管３の静水面付近に開口部４を有し、ホッパ７および内管３を経て、土砂Ｓが水底に投入される。
【０００３】
内管３に土砂Ｓを投入した時には、内管３の内部の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度が、内管３の周囲の水Ｗの密度よりも大きくなるため、図７に例示するように内管３の内部の水面が低下する。この内管３の内部の水面低下を補うために、内管３と外管２との隙間の水Ｗが開口部４を通じて内管３へ流入する。内管３および外管２の下端では、内管３から流出した水Ｗは拡散するが、一部の水Ｗは、内管３と外管２との隙間に流入する。これにより、内管３と外管２との隙間と、内管３の内部とを循環する循環流が発生する。
【０００４】
内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出する前に、新たな土砂Ｓが内管３に投入されると、この循環流は途切れることなく継続する。循環流が生じていると土砂Ｓを円滑に水底に投入することができるので施工効率が向上する。
【０００５】
しかしながら、例えば、水深が浅くなるに連れて、内管３に投入した土砂Ｓはより早く管外に流出するようになるので、バックホウのバケットによる土砂投入では、内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出する前に、新たな土砂Ｓを内管３に投入することは困難になる。このように内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出するまでの時間が短くなる、或いは、土砂Ｓを投入する時間的な間隔が長くなると、新たな土砂Ｓを内管３に投入する前に、既に内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出する。そのため、内管３の内部の水Ｗの密度と、内管３の周囲の水Ｗの密度との差が小さくなる。
【０００６】
これにより、低下していた内管３の内部の水面が反動で図８に例示するように上昇して、内管３の内部の水Ｗが開口部４を通じて内管３と外管２との隙間に流出して、循環流は停止する。そして、図９に例示するように、内管３の内部の水Ｗと、内管３と外管２との隙間の水Ｗとの水面が一致しながら、上下に振動して、やがて両者の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度は実質的に同じになる。
【０００７】
このように内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出する前に、新たな土砂Ｓを内管３に投入することができない条件下では、循環流が停止し易いため、円滑に土砂Ｓを水底に投入するには不利であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１２９５６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２９５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、水底に土砂を投入する際に、内管と外管との隙間と、内管の内部とを循環する循環流を生じ易くして円滑な土砂投入と汚濁の拡散抑制を可能にする二重管トレミー装置および土砂の投入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明の二重管トレミー装置は、内管の外周側に外管を配置し、内管の周壁に開口部を有する二重管トレミー装置において、前記開口部は、その下端が外管の外側の水位以下になるように配置され、この開口部に、内管と外管との隙間から内管の内部へは水を流入させ、内管の内部から内管と外管との隙間へは水の流出を遮断する逆止弁を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記逆止弁の内周側を覆うカバーを設けることもできる。前記逆止弁を板状の弁体と、弁体の上端部に設けたヒンジ部材とで構成し、前記カバーによって、逆止弁のうち、少なくともヒンジ部材を覆うようにすることもできる。
【００１２】
また、本発明の土砂の投入方法は、内管の外周側に外管を配置し、内管の周壁に開口部を有する二重管トレミー装置を用いて、この内管を通じて土砂を水底の所定範囲に投入する土砂の投入方法において、前記開口部を、その下端が外管の外側の水位以下になるように配置し、この開口部に逆止弁を設けておき、前記土砂を内管に投入して内管の内部の水面が前記開口部よりも低下した際には、前記開口部を閉じている前記逆止弁が開弁して、内管と外管との隙間の水が開口部を通じて内管の内部に流入し、この低下した内管の内部の水面が前記開口部よりも上昇した際には、前記逆止弁が閉弁して、内管の内部の水が開口部を通じて内管と外管との隙間に流出することを遮断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、例えば、前記土砂をバックホウのバケットを用いて前記内管に繰り返し投入する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内管の外周側に外管を配置し、内管の周壁に開口部を有する二重管トレミー装置の前記開口部を、その下端が外管の外側の水位以下になるように配置し、この開口部に、内管と外管との隙間から内管の内部へは水を流入させ、内管の内部から内管と外管との隙間へは水の流出を遮断する逆止弁を設けることで、土砂を内管に投入して内管の内部の水面が前記開口部よりも低下した際には、前記開口部を閉じている前記逆止弁が開弁して、内管と外管との隙間の水が開口部を通じて内管の内部に流入することができる。また、この低下した内管の内部の水面が前記開口部よりも上昇した際には、前記逆止弁が閉弁して、内管の内部の水が開口部を通じて内管と外管との隙間に流出することを遮断できる。これにより、内管の内部の水と、内管の周囲の水との間で、密度差を確保することができ、相対的に内管の内部の水の密度を高く保つことが可能になる。そのため、内管に投入した土砂が管外に流出した後に、内管に新たな土砂を投入した場合であっても、開口部を通じて、内管と外管との隙間と、内管の内部とを循環する循環流が発生し易くなり、或いは、循環流が途切れることがなく、円滑な土砂投入が可能になる。この循環流により汚濁の拡散も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の二重管トレミー装置を例示する縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の二重管トレミー装置に土砂を投入して、内管の水面が低下する状態を例示する縦断面図である。
【図４】図３の状態の後、内管の水面が上昇する状態を例示する縦断面図である。
【図５】図４の状態の後、二重管トレミー装置に土砂を投入して、内管の水面が低下する状態を例示する縦断面図である。
【図６】本発明の二重管トレミー装置の変形例を示す縦断面図である。
【図７】従来の二重管トレミー装置に砂を投入して、内管の水面が低下する状態を例示する縦断面図である。
【図８】図７の状態の後、内管の水面が上昇する状態を例示する縦断面図である。
【図９】図８の状態の後の内管と外管の水面の状態を例示する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の二重管トレミー装置および土砂の投入方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。尚、従来の二重管トレミー装置８と同じ構成要素には同じ符号を用いる。
【００１７】
図１、図２に例示するように、本発明の二重管トレミー装置１は、内管３の外周側に同軸上に外管２を配置した二重管構造になっている。内管３の下端は、外管２の下端よりもやや上方の位置になっている。内管３の周壁には開口部４が設けられている。開口部４は、その下端が外管２の外側の水位以下になるように配置されている。したがって、開口部４は、外管２の外側の水位に対して、一部が沈んだ状態、または、すべてが沈んだ状態になる。
【００１８】
開口部４には、内管３と外管２との隙間から内管３の内部へは水Ｗを流入させ、内管３の内部から内管３と外管２との隙間へは水Ｗの流出を遮断する逆止弁６を備えている。内管３の上端部にはホッパ７が設けられている。
【００１９】
この実施形態では、内管３および外管２は、ストレートな円筒形状の鋼管を用いている。内管３および外管２は、ストレート形状に限らず、下方がより拡径した形状等を用いることができる。また、内管３および外管２は、伸縮タイプ、非伸縮タイプの両方を用いることができる。伸縮タイプの場合は、例えば、複数の管体をテレスコピック状に連結した構造にする。非伸縮タイプの場合は、単純な一本管、或いは、複数の管体を継ぎ足した構造にする。
【００２０】
内管３の大きさは、例えば、内径が２ｍ〜５ｍ程度、全長が１０ｍ〜２５ｍ程度、肉厚が１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。外管２の大きさは、例えば、内径が３ｍ〜６ｍ程度（内管３の内径のプラス１ｍ程度）、全長が１１ｍ〜２６ｍ程度（内管３の全長のプラス１ｍ程度）、肉厚が内管３の肉厚と同様で１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。
【００２１】
開口部４は、すべて同じ仕様（同じ形状、同じ大きさ）であり、内管３の同じ高さ位置に、周方向に均等の間隔で８つ設けられている。開口部４の大きさは、例えば、幅が３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度、高さが１２００ｍｍ〜１８００ｍｍ程度である。
【００２２】
開口部４は、周方向に均等に配置することに限らないが、複数の開口部４、好ましくは３つ以上の開口部４を周方向に均等の間隔で配置するとよい。それぞれの開口部４は、異なる仕様にすることもできるが、同じ高さ位置で同じ仕様にすることにより、安定した均一な循環流を得やすくなる。
【００２３】
それぞれの開口部４を開閉する逆止弁６は、すべて同じ仕様であり、板状の弁体６ａと、弁体６ａの上端部に設けたヒンジ部材６ｂとで構成されている。ヒンジ部材６ｂは、開口部４の上端よりもやや上方位置で、内管３の内周面に固定されている。弁体６ａは上端がヒンジ部材６ｂに連結され、下端が開口部４の下端よりもやや下方位置で、内管３の内周面に当接するように設定されている。逆止弁６は、この実施形態に例示した構造に限定されない。
【００２４】
この実施形態では、それぞれの逆止弁６の内周側を覆うカバー５が設けられている。カバー５の主要な機能は、内管３に投入された土砂Ｓから逆止弁６を保護することである。ヒンジ部材６ｂに土砂Ｓが詰まると、弁体６ａのヒンジ部材６ｂを中心とした可動に支障が生じるため、カバー５によって、逆止弁６のうち、少なくともヒンジ部材６ｂを覆うようにする。
【００２５】
それぞれのカバー５は、すべて同じ仕様であり、鋼板等で形成されている。カバー５の上端は、ヒンジ部材６ｂよりもやや上方位置で内管３の内周面に固定され、カバー５の下端は、開口部４の下端と同じ位置まで延びている。
【００２６】
カバー５と逆止弁６との隙間は、逆止弁６が開弁する際に必要な可動スペースを確保有するように設定されている。逆止弁６が開弁して弁体６ａの下端が内管３の中心方向に移動すると、カバー５の下端に当接してそれ以上の移動が規制される。したがって、カバー５の下端の位置によって、逆止弁６（弁体６ａ）の最大開弁角度を変化させることができる。
【００２７】
そこで、カバー５の下端の位置を変更可能な構造にすることもできる。例えば、カバー５を上下方向に伸縮できる構造、或いは、長さの異なる複数のカバー５を容易しておき、その中から任意のカバー５に容易に交換可能な構造にする。この構造にすれば、施工現場や土砂Ｓの性状等に応じて、カバー５の下端の位置を調整することで、逆止弁６（弁体６ａ）の最大開弁角度を容易に所望の角度にすることができる。
【００２８】
内管３に投入された土砂Ｓを詰まり難くするためには、カバー５の内管３の内周面からの突出量を小さくすることが好ましい。カバー５を設けない場合は、逆止弁６の内管３の内周面からの突出量を小さくすることが好ましい。例えば、ヒンジ部材６ｂの全体または一部を内管３の壁面に埋設するようにして、逆止弁６の内管３の内周面からの突出量を小さくする、或いは、この突出量をゼロにして逆止弁６を内管３の内周面と同じレベルにする。
【００２９】
逆止弁６は、図１に例示するように内管３の内周面に設けるだけでなく、図６に例示するように内管３の外周面に設けることもできる。
【００３０】
二重管トレミー装置１を用いた本発明の土砂の投入方法の手順は以下のとおりである。
【００３１】
まず、台船等に設置された二重管トレミー装置１は、土砂Ｓを投入する水域で、内管３および外管２の下端が、水底近傍に位置するように直立状態で配置される。
【００３２】
次いで、バックホウを使用してバケットですくった土砂Ｓを、繰り返しホッパ７に投入する。ホッパ７に投入された土砂Ｓは、内管３に投入される。内管３に土砂Ｓが投入されると、内管３の内部の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度が、周囲の水Ｗの密度よりも大きくなるため、図３に例示するように内管３の内部の水面が低下する。
【００３３】
内管３の内部の水面が開口部４よりも低下した際には、開口部４を閉じている逆止弁６の弁体６ａが、内管３と外管２との隙間の水Ｗの圧力によって内管３の中心方向に押圧されて逆止弁６が開弁し、内管３と外管２との隙間の水Ｗが開口部４を通じて内管３の内部に流入する。内管３および外管２の下端では、内管３から流出した水Ｗは拡散するが、一部の水Ｗは、内管３と外管２との隙間に流入する。これにより、内管３と外管２との隙間と、内管３の内部とを循環する循環流が発生する。
【００３４】
内管３に投入された土砂Ｓが内管３の下端から流出する前に、新たな土砂Ｓが内管３に投入されると、この循環流は途切れることなく継続する。内管３の下端から流出した土砂Ｓは、内管３の下方位置の水底に堆積する。
【００３５】
内管３の内部に投入された土砂Ｓが内管３の下端から流出した後に、新たな土砂Ｓを内管３の内部に投入せずにそのままの状態にしていると、内管３の内部の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度と、内管３の周囲のＷの密度との差が小さくなる。これにより、低下していた内管３の内部の水面が反動で図４に例示するように上昇する。
【００３６】
本発明では、開口部４よりも低下していた内管３の内部の水面が開口部４よりも上昇した際には、開口部４を開いている逆止弁６の弁体６ａが、上昇する内管３の内部の水Ｗの圧力によって内管３の壁面に向かって押圧されて逆止弁６が閉弁する。内管３の内部の水Ｗは、開口部４を通じて内管３と外管２との隙間に流出することが遮断される。
【００３７】
そのため、内管３の内部の水Ｗと、内管３と外管２との隙間の水Ｗとは、互いに独立して上下振動する。内管３の内部から内管３と外管２との隙間への水Ｗの流出は遮断されているので、この上下振動によって両者の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度が急速に同じになることがない。内管３の内部の水Ｗと、内管３の周囲の水Ｗとの間で、密度差を確保することができ、相対的に内管３の内部の水Ｗの密度を高く保つことが可能になる。
【００３８】
したがって、内管３に投入した土砂Ｓが内管３の下端から流出した後であっても、内管３に土砂Ｓを投入した場合には、図５に例示するように開口部４を通じて、内管３と外管２との隙間と、内管３の内部とを循環する循環流が迅速に発生し、或いは、循環流が途切れることがなく、円滑に土砂Ｓを水底に投入することが可能になる。また、発生する循環流により、投入した土砂Ｓによって生じる汚濁の拡散を抑制することもできる。
【００３９】
即ち、内管３に投入された土砂Ｓが内管３の下端から流出する前に、新たな土砂Ｓを内管３に投入することできない場合であっても、円滑に土砂Ｓを水底に投入することができ、汚濁の拡散を抑制できる。したがって、内管３に投入した土砂Ｓが管外に流出するまでの時間が短い場合、例えば、土砂Ｓを投入する水底までの水深が５ｍ〜１５ｍである場合でも、循環流が迅速に発生し、或いは、循環流が途切れることがなく、円滑な土砂Ｓの投入および汚濁の拡散抑制が可能になる。また、土砂Ｓを投入する時間的な間隔が長くなる場合、例えば、二重管トレミー装置１（内管３）に、バックホウのバケットを用いて土砂Ｓを繰り返し投入するような場合でも、循環流が迅速に発生し、或いは、循環流が途切れることがなく、円滑な土砂Ｓの投入および汚濁の拡散抑制が可能になる。
【００４０】
尚、逆止弁６によって開口部４を閉じた時に、水Ｗの通過を完全に遮断できれば最も好ましいが、多少の遮断漏れが生じても逆止弁６を設けていない従来技術に比べれば遥かに円滑に土砂Ｓを投入でき、汚濁拡散の抑制を図ることができる。
【００４１】
上記したように、土砂Ｓを繰り返し二重管トレミー装置１を用いて投入することにより、循環流を利用して水底の所定範囲に効率的に土砂Ｓを堆積させることができる。水底の土砂Ｓの堆積高さに応じて、内管３および外管２は徐々に上方に移動させる。
【００４２】
本発明は、例えば、土砂Ｓを投入する水底までの水深が５ｍ〜３０ｍの場合に適用することができる。尚、本発明は、バックホウのバケットを用いて内管３に土砂Ｓを投入する場合に限らず、ベルトコンベヤ等を使用して土砂Ｓを投入する場合にも適用することができる。ベルトコンベヤ等を使用する場合は、連続的に内管３の内部に土砂Ｓを投入できるので、難なく循環流が継続して発生するが、ベルトコンベヤの稼働が一時的に停止する場合や、ベルトコンベヤの上に途切れなく土砂Ｓを供給することができない場合には、内管３に投入された土砂Ｓが内管３の下端から流出する前に、新たな土砂Ｓを内管３に投入することできない。このような場合に本発明を適用することにより、円滑に土砂Ｓを水底に投入することができるとともに、汚濁の拡散抑制を図ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  二重管トレミー装置
２  外管
３  内管
４  開口部
５  カバー
６  逆止弁
６ａ  弁体
６ｂ  ヒンジ部材
７  ホッパ
８  従来の二重管トレミー装置
Ｓ  土砂
【図１】
0005393376.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005393376.tif 000008
【図８】
0005393376.tif 000009
【図９】
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